第11屆國際會議上的可塑性-(自動保存的)

車門防撞梁的熱沖壓摘要近年來，在汽車行業(yè)正在努力減少車體重量用于減少二氧化碳的排放。該高強度鋼熱成形為顯著輕量化提供了可能性。傳統(tǒng)的門沖擊結(jié)構(gòu)設(shè)計是由一個或兩個管和兩個支架通過沖壓構(gòu)成的。如果傳統(tǒng)的設(shè)計改為熱沖壓設(shè)計，有很多優(yōu)點，如成本節(jié)約，工具數(shù)量減少和減輕重量。熱沖壓防撞梁的發(fā)展在本文中加以說明。它包括產(chǎn)品設(shè)計，過程評價，模具設(shè)計，CAE仿真和樣機制造。最后，它使用硬度試驗，減薄率分析，及準(zhǔn)靜態(tài)三點彎曲試驗來檢查熱沖壓件的性能，包括機械性能，塑性變形能力和吸收能量的能力。它可以用作汽車工業(yè)的參考，開發(fā)類似的產(chǎn)品。關(guān)鍵詞：熱沖壓;車門防撞梁;CAE模擬;三點彎曲試驗1.簡介近年來,全球發(fā)展趨勢是朝著更輕、節(jié)能汽車更耐碰撞方向發(fā)展。汽車行業(yè)正在努力減少車體重量,減少二氧化碳排放的同時維持車輛部件的高強度性能。熱沖壓技術(shù)在這方面是關(guān)鍵。高強度鋼的熱沖壓提供了獲得顯著減輕體重的可能性。Steinhoff（2008），Oldenburg（2009）和Karbasian（2010）討論了熱金屬板的高成形性能鋼及其在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。因此在汽車結(jié)構(gòu)方面熱沖壓技術(shù)這樣的應(yīng)用程序獲得越來越多的關(guān)注。此外，隨著越來越多的知識和經(jīng)驗的積累提高了人們對沖壓技術(shù)的興趣,熱沖壓技術(shù)可以得到進一步的發(fā)展。Turetta（2006年），Naderi（2011）和Shan（2013）研究了成形性，組織和熱沖壓后的高強度碳鋼的機械性能。一期工程形成研究熱沖壓工藝中，車門沖擊梁的側(cè)面碰撞保護有待進一步提高。通常，傳統(tǒng)的車門沖擊結(jié)構(gòu)設(shè)計是由一個或兩個管和兩個支架的沖壓件構(gòu)成，如圖1所示。然而，如果現(xiàn)有的設(shè)計改變?yōu)闊釠_壓設(shè)計有許多的優(yōu)點，如成本節(jié)約，模具數(shù)量減少和減輕重量。因此，本文說明了門防撞梁的熱沖壓成形的發(fā)展。圖1傳統(tǒng)的管狀橫梁在汽車門影響應(yīng)用程序的設(shè)計2.實驗裝置熱沖壓工藝采用硼鋼毛坯，它被加熱到約900℃。然后，所形成的坯件通過淬火冷卻手段來獲得馬氏體超高強度鋼。大多數(shù)研究都是關(guān)于理論探索，缺乏熱沖壓工藝在實踐的大局意識和車門防撞橫梁在實際形成時的表現(xiàn)。經(jīng)過調(diào)查車門防撞梁位于車前門內(nèi)側(cè)。該設(shè)計是一種熱沖壓部長度1105毫米，寬140毫米和45毫米的最大深度。其橫截面是復(fù)雜的帶有雙U形的特色。前車門防撞梁熱沖壓的新的設(shè)計如圖2。所調(diào)查的材料是由當(dāng)?shù)氐匿撹F公司開發(fā)的15B22硼鋼。鋅涂層與未涂覆的鋼板均1.4mm的厚度。圖2新設(shè)計的前門梁熱沖壓工藝的影響。3CAE模型和工藝參數(shù)分析3.1CAE模型該CAE分析模型如圖3，模具被設(shè)置在頂部，沖頭被設(shè)置在底部，毛坯經(jīng)過180秒被加熱到大約930℃，然后轉(zhuǎn)移到?jīng)_壓模具。成形處理被劃分為毛坯放置，沖壓和淬火。首先，將模具向下移動到毛坯。在成形結(jié)束時，沖頭接近模具，完成保壓淬火。既然前門梁是有復(fù)雜功能的雙U形。為了獲得更好的成形結(jié)果在雙U形區(qū)，一個可移動的墊（模具）被提出并設(shè)計成形成雙U形的中心區(qū)域，如圖4。模具組件包括水冷卻通道的凸凹模。模具和沖頭由SCM440鋼制成。用于熱壓沖壓過程是一個具有8000千牛最大擠壓力液壓機。圖3CAE模型設(shè)置為熱沖壓工藝設(shè)計成不動墊圖8（一）不可動墊的設(shè)計斷裂發(fā)生，（b）有可動墊設(shè)計完好圖9示意圖實驗厚度分布，最小厚度值是1.08毫米4.2硬度和尺寸驗證在20個不同部位進行顯微硬度測試。從圖10中所示的結(jié)果顯示這部分具有均勻的硬度分布，最大值為HRC48和最小值為HRC42.對熱沖壓件的要求應(yīng)超過HRC40。此外，也應(yīng)檢查尺寸精度、3D測量（與源訊公司緊湊掃描/MV600）掃描儀用于檢測尺寸精度。掃描結(jié)果顯示最大偏差為1mm，這也符合一般要求。圖10三維掃描的結(jié)果最大偏差為1毫米4.3三點彎曲試驗前門梁的設(shè)計有減少側(cè)面撞擊力來保護乘客的作用。為考察其實際效果，三點測試是根據(jù)客戶的要求進行的。在測試中，沖頭向下移動的速度為2毫米/秒，這是要通過熱沖壓接觸和彎曲門梁。如圖11所示三點測試的實施和試驗后的前門梁。測試結(jié)果表明，最大載荷為11.2KN（管狀的基線設(shè)計：14.8KN），并且當(dāng)沖頭入侵距離達到100mm時，吸收的能量是808J（管狀基線設(shè)計：1,023J）?？磥?，新的前門梁與管狀基線設(shè)計相比能量吸收處于更低水平。圖11(一)三點測試的示意圖,(b)測試后前門梁5.結(jié)論對1.4毫米15B22硼鋼的板材進行熱沖壓成形研究。通過數(shù)值模擬及在本文中的成形實驗，可以得出以下主要結(jié)論。(1)過程參數(shù)對板料成形性能有很大的影響。對于前門梁，可移動墊設(shè)計具有重要的作用。斷裂的產(chǎn)生可能在雙U形過渡轉(zhuǎn)角地區(qū)，因為這個地方的厚度最小。（2）門梁良好的結(jié)構(gòu)是基于仿真的結(jié)果，該部分具有均勻的硬度分布，硬度范圍在HRC42到HRC48之間。（3）通過掃描儀三維測量，掃描結(jié)果顯示最大偏差為1毫米，這也符合一般要求。(4)然而,通過三點彎曲測試,它表明,新前門梁與基線設(shè)計相比能量吸收在更低水平?；谀壳暗那伴T梁由熱沖壓設(shè)計，側(cè)面碰撞性能也應(yīng)該考慮到。5.參考K.Steinhoff,M.Oldenburg,B.Prakash,October22-24,2008.Proceedingsofhotsheetmetalformingofhigh-performancesteel(CH2).Germany,3-35.M.Oldenburg,K.Steinhoff,B.Prakash,June15-17,2009.Proceedingsofhotsheetmetalformingofhigh-performancesteel(CH2).Sweden,17-42.H.Karbasian,A.E.Tekkaya,2010.Areviewonhotstamping,J.Mater.Process.Technol.210,2103-2118.A.Turetta,S.Bruschi,A.Ghiotti,July2006.Investigationof22MnB5formabilityinhotstampingoperations.J.Mater.Process.Technol.,177,396-400.M.Naderi,M.Ketabchi,M.Abbasi,W.Bleck,2011.Analysisofmicrostructureandmechanicalpropertiesofdifferenthighstrengthcarbonsteelsafterhotstamping.J.Mater.Process.Technol.,211,1117-1125.Z.D.Sha